一種高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩，屬于水利工程【技術(shù)領(lǐng)域】，該高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的主體結(jié)構(gòu)包括心墻和在心墻兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石逐層填筑構(gòu)成，在堆石中間隔設(shè)置高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)包括配合使用的土工格柵和注漿管，土工格柵沿著壩體軸向水平鋪設(shè)，在土工格柵上等間距設(shè)置注漿管，連接土工格柵和注漿管。本發(fā)明與單一采用高聚物注漿加固措施相比，增加了土工格柵，能夠大大提高加固體在地震荷載作用下的側(cè)向變形能力，抗震能力提高；本發(fā)明的施工方法采用了注漿擋板，能夠有效的抑制下游堆石的滑動，壩坡在地震荷載作用下的穩(wěn)定性提高；采用高聚物注漿和土工格柵，抗震加固措施屬于柔性立體加固，抗震性能好。
【專利說明】一種高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩及其施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩及其施工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國西部地區(qū)的自然資源豐富，其水能蘊藏總量占全國的82.5%，已開發(fā)水能資源占全國的77%，但開發(fā)利用尚不足10%，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，我國西部地區(qū)正在或者即將興建一批高土石壩，如古水堆石壩294m、雙江口堆石壩314m等。但是西部地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，地震頻繁，強度大，這些高壩如果遭受強震破壞，會產(chǎn)生一系列嚴(yán)重的后果，造成生命財產(chǎn)的重大損失。因此，進行必要的抗震研究，提出有效的抗震措施，是修建高土石壩的重中之重。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，有的解決方法是只采用了高聚物進行加固抗震，其加固范圍為壩頂上下游1/4到1/5高度，壩坡表層的堆石體由于注漿壓力的作用不能得到充填密實的注漿效果，或者由于注漿壓力過大，導(dǎo)致堆石體鼓出壩體輪廓線，導(dǎo)致其注漿效果和抗震效果性能大大降低。還有的解決方法是在施工過程中采用鉆孔注漿的方式，施工過程比較困難和復(fù)雜，只采用了高聚物進行加固，其抗震加固效果大大降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩，降低了工程造價，提高抗震結(jié)構(gòu)的強度和抗震效果；同時，本發(fā)明還提供了該抗震高土石壩的施工方法。
[0005]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩，該高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的主體結(jié)構(gòu)包括心墻和在心墻兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石逐層填筑構(gòu)成，在堆石內(nèi)間隔設(shè)置高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)包括配合使用的土工格柵和注漿管，在堆石上土工格柵沿著壩體軸向水平鋪設(shè)，在土工格柵上等間距設(shè)置注漿管，采用鋼絲連接土工格柵和注漿管；在注漿管內(nèi)注入高聚物，高聚物在注漿管內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積膨脹，從注漿管四周的注漿孔填充到周邊的堆石孔隙中。
[0006]所述的土工格柵的一邊位于堆石內(nèi)部，沿著壩體軸向水平鋪設(shè)后，土工格柵的另一邊凸出于壩體輪廓線5?1cm ;該土工格柵的長度為2(T25m。
[0007]所述的注漿管的管頭超出壩體輪廓線5?10cm ;該注漿管的內(nèi)徑為2?5cm，其長度大于5?10m，相鄰注漿管之間間隔16?20m。所述的注漿管為水泥管或者鋼管，在所述的注漿管上設(shè)有注漿孔，相鄰的注漿孔之間間距為30cm。
[0008]所述的土工格柵的長度和注漿管的長度，當(dāng)其長度大于心墻到壩體外側(cè)的距離時，采用心墻到壩體外側(cè)的距離進行土工格柵和注漿管的布置。
[0009]所述的在堆石內(nèi)間隔設(shè)置高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)是當(dāng)堆石填筑至壩體總高度的4/5時，開始鋪設(shè)一層高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，后續(xù)堆石每增加ClOm再次鋪設(shè)一層高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)。
[0010]鋪設(shè)完成一層高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)后，在該層的土工格柵和注漿管凸出于壩體的外圍包覆土工布，土工布和土工格柵相連接。
[0011]高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的施工方法，包括如下步驟:
1)在心墻的兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石逐層填筑構(gòu)成；
2)當(dāng)堆石填筑至壩體總高度的4/5時，開始鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，后續(xù)堆石每增加8?1m再次鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)；
3 )每次按照步驟2 )鋪設(shè)完成一層后，在該層的土工格柵和注漿管凸出于壩體的外圍包覆土工布，連接土工布和土工格柵；以此類推，直至堆石填筑至壩體頂部；
4)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)是在堆石上沿著壩體軸向水平鋪設(shè)土工格柵，土工格柵的一邊位于堆石內(nèi)部，沿著壩體軸向水平鋪設(shè)后，土工格柵的另一邊凸出于壩體輪廓線5?10cm;在土工格柵上等間距設(shè)置注漿管，連接土工格柵和注漿管，相鄰的注漿管之間橫向間隔16?20m注漿管的管頭超出壩體輪廓線5?10cm，注漿管的內(nèi)徑為2?5cm ;在注漿管的四周等間距的布置注漿孔；在注漿過程中，注漿管的外側(cè)設(shè)有用于固定的注漿擋板，該注漿擋板由ImXlm的正方形木板和角鋼組成；在注漿管內(nèi)注入高聚物，高聚物在注漿管內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹通過注漿孔填充到周邊堆石孔隙中；高聚物膨脹結(jié)束后，將注漿擋板移動到另一個注漿管進行注漿。
[0012]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩與已有的注漿加固結(jié)構(gòu)相比，在施工過程中增加了土工格柵，能夠大大提高加固體的在地震荷載作用下的側(cè)向變形能力，抗震能力提高20%左右；本發(fā)明的施工方法通過采用了注漿擋板，能夠有效的防止壩坡表層堆石體在注漿過程中由于注漿壓力的作用發(fā)生側(cè)向膨脹，在壩坡表層形成性質(zhì)穩(wěn)定的加固層，有效的抑制下游堆石的滑動，壩坡在地震荷載作用下的穩(wěn)定性提高；而且注漿之前鋪設(shè)土工布，能夠有效的隔離高聚物與注漿擋板，便于注漿完成后擋板的拆卸；通過注漿板采用分塊組合，利用周邊注漿管進行固定，減少了實際工作量和施工難度；與常規(guī)抗震加固措施相比，采用高聚物注漿和土工格柵，抗震加固措施屬于柔性立體加固，抗震性能好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是高土石壩注漿加固后的剖面圖；
圖2是高土石壩注漿前A處局部放大圖；
圖3是高土石壩注漿后A處局部放大圖；
圖4是高土石壩注漿后B處截面放大圖；
圖5是高土石壩注漿結(jié)構(gòu)6的剖面圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的說明。
[0015]如圖1飛所示，高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的主體結(jié)構(gòu)包括心墻I和在心墻I兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石2逐層填筑構(gòu)成，當(dāng)堆石2填筑至壩體總高度的4/5時，開始鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，后續(xù)堆石2每增加ClOm再次鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)。
[0016]高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)是在堆石2上沿著壩體軸向水平鋪設(shè)土工格柵3，土工格柵3的一邊設(shè)置在心墻I內(nèi)部，沿著壩體軸向水平鋪設(shè)后，土工格柵3的另一邊凸出于壩體輪廓線5?10cm。在土工格柵3上橫向等間距設(shè)置注漿管4，連接土工格柵3和注漿管4，相鄰的注漿管4之間間隔16?20m，在注漿管4上設(shè)有注漿孔11，相鄰的注漿孔11之間間距為30cm。注楽:管4的管頭超出壩體輪廓線5"10cm,注楽:管4的內(nèi)徑為2?5cm。在注楽:管4內(nèi)注入高聚物7，高聚物7在注漿管4內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹通過注漿管4四周的注漿孔11填充到周邊堆石2的孔隙8中，完成固定。鋪設(shè)完成一層后，在該層的土工格柵3和注漿管4凸出于壩體的外圍包覆土工布5，連接土工布5和土工格柵3。
[0017]一種高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的施工方法，包括如下步驟:
1)在心墻I的兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石2逐層填筑構(gòu)成；
2)當(dāng)堆石2填筑至壩體總高度的4/5時，開始鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，后續(xù)堆石2每增加ClOm再次鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)；
3)每次按照步驟2)鋪設(shè)完成一層后，在該層的土工格柵3和注漿管4凸出于壩體的外圍包覆土工布5，連接土工布5和土工格柵3 ;以此類推，直至堆石填筑至壩體頂部；
4)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)是在堆石2上沿著壩體軸向水平鋪設(shè)土工格柵3，土工格柵3的一邊位于堆石2內(nèi)部，沿著壩體軸向水平鋪設(shè)后，土工格柵3的另一邊凸出于壩體輪廓線5?10cm ;在土工格柵3上橫向等間距設(shè)置注漿管4，連接土工格柵3和注漿管4，相鄰的注漿管4之間橫向間隔16?20m，在注漿管4上設(shè)有注漿孔11，相鄰的注漿孔11間距30cm ；注漿管4的管頭超出壩體輪廓線5?10cm，注漿管4的內(nèi)徑為2?5cm ;在注漿過程中，注漿管4的外側(cè)設(shè)有用于固定的注衆(zhòng)擋板6,該注衆(zhòng)擋板6由ImX Im的正方形木板10和角鋼9組成；在注漿管4內(nèi)注入高聚物7，高聚物7在注漿管4內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹通過四周的注漿孔11填充到周邊堆石孔隙8中；高聚物7膨脹結(jié)束后，將注漿擋板6移動到另一個注漿管進行注漿。
[0018]實施例1
高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的主體結(jié)構(gòu)包括心墻I和在心墻I兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石2逐層填筑構(gòu)成，當(dāng)堆石2填筑至壩體總高度的4/5時，開始鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，后續(xù)堆石2每增加8m再次鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)。高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)是在堆石2上沿著壩體軸向水平鋪設(shè)土工格柵3，土工格柵3的一邊設(shè)置在心墻I內(nèi)部，沿著壩體軸向水平鋪設(shè)后，土工格柵3的另一邊凸出于壩體輪廓線5cm。在土工格柵3上橫向等間距設(shè)置注漿管4，連接土工格柵3和注漿管4，相鄰的注漿管4之間間隔16m，在注漿管4上設(shè)有注漿孔11，相鄰的注漿孔11之間間距為30cm。注漿管4的管頭超出壩體輪廓線5cm，注漿管4的內(nèi)徑為2cm。在注漿管4內(nèi)注入高聚物7，高聚物7在注漿管4內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹通過注漿管4四周的注漿孔11填充到周邊堆石2的孔隙8中，完成固定。鋪設(shè)完成一層后，在該層的土工格柵3和注漿管4凸出于壩體的外圍包覆土工布5，連接土工布5和土工格柵3。
[0019]一種高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的施工方法，包括如下步驟:
I)在心墻I的兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石2逐層填筑構(gòu)成； 2)當(dāng)堆石2填筑至壩體總高度的4/5時，開始鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，后續(xù)堆石2每增加8m再次鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)；
3)每次按照步驟2)鋪設(shè)完成一層后，在該層的土工格柵3和注漿管4凸出于壩體的外圍包覆土工布5，連接土工布5和土工格柵3 ;以此類推，直至堆石填筑至壩體頂部；
4)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)是在堆石2上沿著壩體軸向水平鋪設(shè)土工格柵3，土工格柵3的一邊位于堆石2內(nèi)部，沿著壩體軸向水平鋪設(shè)后，土工格柵3的另一邊凸出于壩體輪廓線5cm ;在土工格柵3上橫向等間距設(shè)置注漿管4，連接土工格柵3和注漿管4，相鄰的注漿管4之間橫向間隔16m，在注漿管4上設(shè)有注漿孔11，相鄰的注漿孔11間距30cm ;注漿管4的管頭超出壩體輪廓線5cm，注漿管4的內(nèi)徑為2cm ;在注漿過程中，注漿管4的外側(cè)設(shè)有用于固定的注衆(zhòng)擋板6,該注衆(zhòng)擋板6由ImX Im的正方形木板10和角鋼9組成；在注衆(zhòng)管4內(nèi)注入高聚物7，高聚物7在注漿管4內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹通過四周的注漿孔11填充到周邊堆石孔隙8中；高聚物7膨脹結(jié)束后，將注漿擋板6移動到另一個注漿管進行注漿。
[0020]實施例2
高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的主體結(jié)構(gòu)包括心墻I和在心墻I兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石2逐層填筑構(gòu)成，當(dāng)堆石2填筑至壩體總高度的4/5時，開始鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，后續(xù)堆石2每增加1m再次鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)。高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)是在堆石2上沿著壩體軸向水平鋪設(shè)土工格柵3，土工格柵3的一邊設(shè)置在心墻I內(nèi)部，沿著壩體軸向水平鋪設(shè)后，土工格柵3的另一邊凸出于壩體輪廓線10cm。在土工格柵3上橫向等間距設(shè)置注漿管4，連接土工格柵3和注漿管4，相鄰的注漿管4之間間隔20m，在注漿管4上設(shè)有注漿孔11，相鄰的注漿孔11之間間距為30cm。注漿管4的管頭超出壩體輪廓線10cm，注漿管4的內(nèi)徑為5cm。在注漿管4內(nèi)注入高聚物7，高聚物7在注漿管4內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹通過注漿管4四周的注漿孔11填充到周邊堆石2的孔隙8中，完成固定。鋪設(shè)完成一層后，在該層的土工格柵3和注漿管4凸出于壩體的外圍包覆土工布5，連接土工布5和土工格柵3。
[0021]一種高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的施工方法，包括如下步驟:
1)在心墻I的兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石2逐層填筑構(gòu)成；
2)當(dāng)堆石2填筑至壩體總高度的4/5時，開始鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，后續(xù)堆石2每增加1m再次鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)；
3)每次按照步驟2)鋪設(shè)完成一層后，在該層的土工格柵3和注漿管4凸出于壩體的外圍包覆土工布5，連接土工布5和土工格柵3 ;以此類推，直至堆石填筑至壩體頂部；
4)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)是在堆石2上沿著壩體軸向水平鋪設(shè)土工格柵3，土工格柵3的一邊位于堆石2內(nèi)部，沿著壩體軸向水平鋪設(shè)后，土工格柵3的另一邊凸出于壩體輪廓線1cm ;在土工格柵3上橫向等間距設(shè)置注漿管4，連接土工格柵3和注漿管4，相鄰的注漿管4之間橫向間隔16?20m，在注漿管4上設(shè)有注漿孔11，相鄰的注漿孔11間距30cm ；注漿管4的管頭超出壩體輪廓線10cm，注漿管4的內(nèi)徑為5cm ;在注漿過程中，注漿管4的外側(cè)設(shè)有用于固定的注衆(zhòng)擋板6,該注衆(zhòng)擋板6由ImX Im的正方形木板10和角鋼9組成；在注漿管4內(nèi)注入高聚物7，高聚物7在注漿管4內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹通過四周的注漿孔11填充到周邊堆石孔隙8中；高聚物7膨脹結(jié)束后，將注漿擋板6移動到另一個注漿管進行注漿。
【權(quán)利要求】
1.一種高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩，其特征在于:該高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的主體結(jié)構(gòu)包括心墻(I)和在心墻(I)兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石(2)逐層填筑構(gòu)成，在堆石(2)內(nèi)間隔設(shè)置高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)包括配合使用的土工格柵(3)和注漿管(4)，在堆石(2)上土工格柵(3)沿著壩體軸向水平鋪設(shè)，在土工格柵(3)上橫向等間距設(shè)置注漿管(4)，土工格柵(3)和注漿管(4)通過鋼絲連接在一起；在注漿管(4)內(nèi)注入高聚物(7)，高聚物(7)通過注漿管(4)四周的注漿孔(11)填充到周邊的堆石孔隙(8)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩，其特征在于:所述的土工格柵(3)的一邊位于堆石(2)內(nèi)部，沿著壩體軸向水平鋪設(shè)后，土工格柵(3)的另一邊凸出于壩體輪廓線5?1cm ;該土工格柵(3)的長度為2(T25m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩，其特征在于:所述的注漿管(4)的管頭超出壩體輪廓線5?10cm ;該注漿管(4)的內(nèi)徑為2?5cm，其長度大于5?10m，相鄰注漿管(4)之間間隔16?20m;在所述的注漿管(4)上設(shè)有注漿孔，相鄰的注漿孔之間間距為30cmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩，其特征在于:所述的在堆石(2)內(nèi)間隔設(shè)置高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)是當(dāng)堆石(2)填筑至壩體總高度的4/5時，開始鋪設(shè)一層高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，后續(xù)堆石(2)每增加8?1m再次鋪設(shè)一層高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩，其特征在于:鋪設(shè)完成一層高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)后，在該層的土工格柵(3)和注漿管(4)凸出于壩體的外圍包覆土工布(5)，土工布(5)和土工格柵(3)相連接。
6.權(quán)力要求1飛中任意一項所述的高聚物復(fù)合加筋抗震高土石壩的施工方法，其特征在于，包括如下步驟: .1)在心墻的兩側(cè)對稱設(shè)置的壩體，該壩體由堆石逐層填筑構(gòu)成； .2)當(dāng)堆石填筑至壩體總高度的4/5時，開始鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)，后續(xù)堆石每增加8?1m再次鋪設(shè)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)； . 3 )每次按照步驟2 )鋪設(shè)完成一層后，在該層的土工格柵和注漿管凸出于壩體的外圍包覆土工布，連接土工布和土工格柵；以此類推，直至堆石填筑至壩體頂部； .4)高聚物復(fù)合加筋抗震結(jié)構(gòu)是在堆石上沿著壩體軸向水平鋪設(shè)土工格柵，土工格柵的一邊位于堆石內(nèi)部，沿著壩體軸向水平鋪設(shè)后，土工格柵的另一邊凸出于壩體輪廓線.5?10cm;在土工格柵上等間距設(shè)置注漿管，連接土工格柵和注漿管，相鄰的注漿管之間橫向間隔16?20m注漿管的管頭超出壩體輪廓線5?10cm，注漿管的內(nèi)徑為2?5cm ;在注漿管的四周等間距的布置注漿孔；在注漿過程中，注漿管的外側(cè)設(shè)有用于固定的注漿擋板，該注漿擋板由ImXlm的正方形木板和角鋼組成；在注漿管內(nèi)注入高聚物，高聚物在注漿管內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹通過注漿管四周的注漿孔填充到周邊堆石孔隙中；高聚物膨脹結(jié)束后，將注漿擋板移動到另一個注漿管進行注漿。
【文檔編號】E02B7/06GK104452676SQ201410629884
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】楊貴, 許建寶, 王陽陽, 袁鳴, 唐晨景 申請人:河海大學(xué)